计算方法第1章习题 - 参考答案

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答案:

1.1 求下列各数的具有四位有效数字的近似值, 并指出其绝对误差限和相对误差限 根据绝对误差计算相对误差的公式:

*2121**

.0105.010

.01021

r n n m

n n

m a a a a a a x x x ε=⨯≤⨯⨯≤--- (1) 05.10,0498756.10101*

11===x x

5

*

*

**52310975.4102

1

1012437.005.10101---⨯<=

=⨯<

⨯=-x

r εεε

(2) 2*

22109901.0,990099009900.0101

1-⨯===

x x 5

*

*

**528-10055.0102

1109909900.0990100.01011---⨯<=

=⨯<⨯=-x r εεε

(3) 111211==x

4

*

*

*4

2*310545.4,0102

1

,01112111

121--⨯==

⨯==-==或或x x r εεε

(4) 303.2,302585.2-)1.0ln(*

41-===x x

4

*

*

**41310117.2102

1

10414907.0330.2--)1.0ln(---⨯<=

=⨯<

⨯=x r ε

εε )(

1.2 1.2下列各数都是对准确值进行四舍五入得到的近似值, 指出它们的绝对误差限、相

对误差限和有效数字的位数。

位效数字

,有,位效数字或精确值

,有位效数字,有位效数字

,有位效数字,有2101,1021

100.54101,102

1

,5000410159.0,1021

,50.31410166.0,1021

,3015.0310159.0,1021

,0315.02*24*3*5

4*44**44*42**34*40**23*31**1-----------⨯=⨯=⨯=⨯=⨯==⨯=⨯==⨯=⨯==⨯=⨯==r r r r r x x x x x εεεεεεεεεε

1.3 为了使

3

1

的近似值的相对误差不超过0.1%, 问应取几位有效数字? %1.010105.1333.0105.03--*

*=≤=⨯=⨯≤--n n

x

x x ,取n=4位有效数字 1.4 怎样计算下列各题才能使得结果比较精确?

(1) 2

sin

)2

cos(2sin )sin(ε

ε

ε+=-+x x x

(2)

)1(11arctan arctan )1arctan(11

2

++=-+=+⎰

+N N N N x

dx N N

或2)5.0(11

++N 三个公式计算结果比较

1e+001 9.00876529e-003 9.00876529e-003 8.98876404e-003 1e+002 9.90000987e-005 9.90000987e-005 9.89976488e-005 1e+003 9.99000001e-007 9.99000001e-007 9.98999751e-007 1e+004 9.99899998e-009 9.99900000e-009 9.99899998e-009 1e+005 9.99991042e-011 9.99990000e-011 9.99990000e-011 1e+006 1.00010961e-012 9.99999000e-013 9.99999000e-013 1e+007 1.00944643e-014 9.99999900e-015 9.99999900e-015 1e+008 -4.33680869e-019 9.99999990e-017 9.99999990e-017 1e+009 7.80625564e-017 9.99999999e-019 9.99999999e-019 1e+010 -6.94973593e-017 1.00000000e-020 1.00000000e-020

(3) x

x x x x x x x x x x cos 1sin sin )cos 1(sin sin )cos 1()cos 1)(cos 1(sin cos 12+=

+=++-=- (4) o

o o

o o o o 21sin 21cos 11cos 11sin 1cos 11cos 11cos 1222=-+=+-=-或

(5) +⨯+⨯+

=-9-6-3-001

.01031

1021101!

!e

(6) )

11010(1

ln

)

11010()

11010)(11010(ln

)11010ln(8

4

8

4

848484-+=-+-+--=--

)11010ln(84-+-=

1.5 求方程01562

=+-x x 的两个根, 使至少具有四位有效数字。

01786

.01

-2828198.551-28281

-28282

45656242

2212222

,1=+=

=+=+=-±=-±-=x x a ac b b x

1.6设n R x ∈,试证明: ∞∞≤≤x n x x 1 ∞∞

≤≤x n x x

2

212x n x x ≤≤

证明: 1) ∞≤≤=≤≤∞

=≤=≤=∑x n x n x x x x

i n

i n

i i i n

i 111

1max max

2) 2

211

22

12)(max )max (∞≤≤=≤≤∞=≤≤=∑x n x n x x x

i n

i n

i i i n

i

3) 2212112

112

22

x n x n x x x x x

n i i n i n j j i n i i n

i i =≤=⎪⎭⎫ ⎝⎛≤=∑∑∑∑∑===== 其中

∑∑∑===≤n

i i n

i n

j j

i

x n x

x 1211是由下式得到

∑∑∑∑∑∑∑∑========-+=+-=-n i n

j j i n i n j j

i

n i n

j j

j i i

n

i n

j j

i

x x x x x x x x x x

11

11

2211

22

11

2

2)()2(

022211

1

211

11

211

2≥-=-+=∑∑∑∑∑∑∑∑∑=========n

i n

j j i n i i

n i n j j i n i n j j

n i n

j i

x x x n x x x x

1.7设n

n R

A ⨯∈,试证明:

F F

A A A

n

≤≤21

证明:

)(max 2

A A A

T λ=